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花粉管通道法自创立以来,在小麦、水稻、棉花等农作物育种上取得了显著成绩,创造了大量有价值的种质资源,利用花粉管通道法,可以实现种内、种间、属间和科间等外源总DNA导入,产生变异子代。本研究采用开苞导入法通过花粉管通道将玉米自交系昌7-2、30A、角多、13A总DNA分别导入到与供体性状差异明显的玉米自交系沈109、L87、系599、旅9宽中,以获得不同的变异。通过对导入组合D1代、D2代的性状调查,并与受体进行比较,探讨导入后代性状变异特点,为玉米种质资源创新提供理论依据。主要结论如下:
1开苞导入法导入外源DNA当代结实良好
导入当代收获果穗42穗,平均每穗子粒数为148粒。结实率高于其他研究者用其它方法导入外源DNA的当代结实率。
2导入后代性状变异复杂
外源总DNA导入玉米自交系后代数量性状变异明显,可分为:植株形态(株型、叶部、穗部等器官形态特征)变异;生育期(抽雄期、散粉期、吐丝期、成熟期)变异;茎秆性状(茎粗、倒伏性)变异;产量及产量组分性状(单穗重、穗长、穗粗、穗粒数、百粒重等)变异;品质性状(蛋白质、水分、油分、淀粉含量)变异等。D1代群体田间出苗率、株高、穗位高、秃尖长、一级雄穗分支数降低;D2代导入组合穗上一叶叶夹角、穗位叶叶角、穗长、粒长、秃尖长降低;变异组合株高、穗位高、穗位叶叶宽增大;系599的导入后D2代油分含量降低。L87/角多的D2代株系中,No.3、5、7、14、15、19、43、51株系多个性状变异显著;系599/昌7-2的D2代株系中,No.10、29、43、44、54、63株系性状变异显著。
3变异率高
D1代各组合的32个调查性状中,有21个性状差异显著;变异性状的变异率为7.14%~64.29%。导入组合L87/角多、系599/昌7-2的D2代不同株系间性状有差异;出现变异的株系分别占L87/角多、系599/昌7-2株系数的50.94%、52.31%。
4导入后代变异性状的表现特点
导入后代出现同一性状的变异因不同供体而不同、同一性状的变异因不同受体而不同、同一性状的变异因不同浓度而不同的特点。外源DNA导入后代大部分数量性状趋向于受体,部分性状与受体对照差异显著,变异性状出现了三个变化趋势(1)后代性状介于受体和供体之间,与受体差异显著;(2)显著或极显著高于高值亲本;(3)显著或极显著低于低值亲本。
5同一性状在D1代和D2代的表现有的相同,有的不同
D1代和D2代田间出苗率、秃尖长都降低;D1代株高、穗位高都低于受体,D2代各组合株高、穗位高都高于受体;D1代穗位叶叶宽变异不显著,D2代穗位叶叶宽增大;各供体DNA以500ug/mL的浓度导入后D1代油分含量变异不显著,D2代油分含量下降。800ug/mL的13A总DNA导入到系599中,D1代和D2代油分含量都降低。旅9宽的500ug/mL的13A总DNA导入后D1代一级雄穗分支数降低,D2代一级雄穗分支数变异不显著。由此可见,D1代未出现变异的性状D2代可能会出现变异,D1代变异显著的性状D2代可能变异不显著;说明导入后性状在世代间有的稳定传递,有的可能发生分离。
总之,利用花粉管通道法导入外源DNA是玉米种质资源创新的一个有效途径。把这种技术与常规育种技术结合起来利用新创造的种质,拓宽杂种优势利用的途径,将有助于提高育种效果。